FIEE-UNMSM. CALIXTRO ARIAS, PEREZ ROJAS, FERNANDEZ CHUCO, HUARACHA CRUZ, CCOYORI MENDOZA – MENDOZA – AMPLIFICADOR CLASE B EN SIMETRIA COMPLEMENTARIA 1
AMPLIFICADOR CLASE B EN SIMETRIA COMPLEMENTARIA CALIXTRO ARIAS, PEREZ ROJAS, FERNANDEZ CHUCO, HUARACHA CRUZ, CCOYORI MENDOZA
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Facultad de Ingeniería Electrónica y Eléctrica Eléctrica – – UNMSM UNMSM
R esumen sumen.- En esta experiencia uno de los principales objetivos fue experimentar experimentar las propiedades del amplificador clase B en simetría complementaria complementaria , analizar el comportamiento de este circuito con fuente de alimentación alimentación única y doble doble , con lo cual usamos en esta experiencia los equipos y materiales de laboratorio de siempre a diferencia de dos transistores complementarios ósea uno PNP y el otro NPN, en particular uno de los métodos que usamos en el desarrollo de la experiencia fue primero hallara la corriente de saturación haciendo corto el colector y emisor del primer transistor ,luego generamos generamos un voltaje alterno y aumentamos este lentamente hasta observar en la señal de salida un recorte en la señal de salida ,luego nos fijamos en que la señal presenta una distorsión con lo cual concluimos concluimos que las características más importantes del amplificador clase B en simetría complementaria son : tienen rendimientos elevados pero necesitan dos transistores t ransistores para ofrecer una señal de salida de forma igual a la entrada, en la señal de salida se presentó una distorsión de corte . El transistor conduce corriente de solo la mitad del ciclo de la señal. La salida de cada transistor me dará el semiciclo positivo y negativo de la señal con lo cual a la salida tendremos una señal sinusoidal igual a la entrada.
Í ndice de tér tér mi nos. – •
Distorsión de corte
• Transistores Transisto res complementarios complementario s NPN y PNP
•
Rendimiento
•
Push- pull
I.
INTRODUCCIÓN
Características Características del amplificador clase B. En el amplificador clase B los elementos activos están en zona activa si es un BJT, o en saturación si se trata de un MOSFET, la mitad del tiempo en cada ciclo de la señal. Es posible utilizar el mismo esquema de la clase A pero ahora con VBB ≈ 0.7, de forma que el BJT sólo conduce cuando vi > 0. En este caso es imprescindible poner en paralelo con RL un circuito LC sintonizado que elimina todos los armónicos y deja pasar a la carga únicamente la componente fundamental. Sin embargo, el amplificador clase B que vamos a analizar es otro, se trata del que utiliza dos transistores complementarios. complementarios. LC sintonizado en paralelo con RL. Los transistores de este amplificador trabajan en colector común (CC), no ganan en tensión, sólo en corriente. Si la tensión t ensión de entrada no es suficiente hace falta una etapa previa de ganancia en tensión. En el amplificador trabajando trabajand o en clase B, o en el clase B , el cual emplea dos transistores idénticos i dénticos trabajando en contrafase, los transistores están configurados en EC. En ambos casos la ganancia en potencia es mayor pero el rendimiento es el mismo. Etapa de salida del amplificador clase B
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II. MATERIALES Y MÉTODOS
A.
E quipos, materiales y herramientas
Multimetro
Generador de señales Osciloscopio
Fuente de poder DC
Punta de prueba de osciloscopio
2 transistor complementarios 2N3904 y 2N3906 2 Diodos 1N4148 Resistores de 1/4w 10Ω, 100Ω, 680Ω, 2.2kΩ, 47kΩ Condensadores de 25V de 1uF, 10uF, 100uF.
Protoboard. Cables conexión diversos
Computadora con Multisim.
B. E squemas La implementación del amplificador clase B en simetría complementaria se presenta en la siguiente imagen donde realizamos las conexiones correspondientes de acuerdo a la guía de laboratorio. Los cables de color rojo, representan la entrada de las tensiones reguladas según el manejo adecuado de cada fuente y/o generador. Los cables a su vez están conectados a funcionar como GND en nuestro circuito. Los diversos cables de colores que se presentan en la imagen, cumplen la función de conectar cada componente y acoplar los dos transistores trabajados en esta experiencia.
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Finalmente se muestra los cables punta de prueba del osciloscopio en donde nos permitirá medir las señales tanto de salida como de voltaje.
C. Procedimiento 1. Implemente el circuito de la figura 9.1, calcule Ic1sat(impuesto por el valor de Vcc), Anote este valor en la tabla 9.1 2. Calcule el 2% de Ic1sat, y anote este valor en la tabla 9.1 3. Energice el circuito de la figura 9.1 con Vcc=5V 4. Mida las tensiones DC en las bases de los transistores, en los emisores y en la carga RL. 5. Ponga el generador a una frecuencia de 1KHz y el nivel de señal de salida del generador a 2Vpp. 6. Observe la señal de salida en los extremos de la resistencia de 100Ω.¿Qué tipo de distorsión es esta?.
7. Superponga en el osciloscopio las señales de entrada y salida y observe el umbral de conducción de los transistores. Medir la amplitud del umbral en la entrada. 8. Reduzca la señal del generador a cero y conecte el multímetro como amperímetro (teniendo cuidado de seleccionar a escala más ALTA) en serie con el colector del transistor superior (NPN). 9. Lentamente incremente VCC hasta que ICQ=1mA. Quite el multímetro y reconecte el colector superior a la fuente VCC. 10. Utilice el multímetro para medir Vbe (de uno de los transistores y anote el valor en la tabla 9.2. 11. Aumente el nivel de la señal del generador hasta obtener a la salida una señal de 8Vpp. 12. entamente aumente el nivel de la señal hasta el punto en que aparezca un recorte en la señal de salida. 13. Anote el voltaje de salida pico a pico en la tabla 9.2. 14. Usando el multímetro como voltímetro en alterna, mida el valor RMS del voltaje de salida y anótelo en la tabla 9.2. A continuación, calcule y anote el valor de la potencia disipada en la carga. 15. Arme el circuito de la figura 9.3. Con el generador de 0V mida las tensiones continuas (DC) en las bases y emisores de los transistores, así como en la carga RL, anote sus observaciones y complete la tabla 9.3 en base a los valores medidos. 16. Repita el paso 5. ¿Se observa distorsión en la señal de salida del circuito? 17. Repita los pasos 11, 12 y 14. Complete la tabla 9.4 con los valores medidos.
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III.
RESULTADOS Tablas
Las Tensiones Dc para Vcc=5V:
Medidos
Simulados
2.83V 2.42V 0V
2.82V 2.52V 0V
Medidos
Simulados
2.19V 2.42V
2.18V 2.52V
Tabla 9.1
Medid os
Simulad os
,
140uA
140uA
%,
2.8 uA
2.8uA
Vista de la entrada y la salida Medida
Simulación
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Aumentando Vcc hasta obtener = 1 Vcc
Tabla 9.3
Medido
Simulado
10.20
10.85
Tabla 9.2 Tabla 9.2
Medido
simulado
0.657V 6.89V 2.40V 57.6mw
0.664V 6.9V 2.44V 59.5mW
Tabla 9.3
Medido
Simulado
0.816mV
0.82 mV
0.225 mV
0.206 mV
1 mV
0.592uV
0.128 mV
0.204 mV
0.217 mV
0.204 mV
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IV. ANÁLISIS DE RESULTADOS 1.Calcule teóricamente las potencias máximas de los dos circuitos ensayados.
I. CONSIDERACIONES POTENCIA MAXIMA
DE
PRIMER CIRCUITO Para la operación clase B, la potencia máxima de salida se aplica a la carga cuando
Tabla 9.4 Tabla 9.4
Medido
Simulado
7.36V 2.56V 65.5mW
7.85V 2.73V 76.5mW
() =
= 125
El corriente pico de ac correspondiente será entonces:
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() =
5 100
= 50
Por lo que el valor máximo de la corriente promedio de la fuente de alimentación será
() = El
= 500
corriente
correspondiente
() = (2/3.1415)*(50) =31.83mA Mediante el empleo de esta corriente para calcular el valor máximo de la potencia de entrada el resultado es:
pico
de
ac
será entonces:
() =
= 0.1
Por lo que el valor máximo de la corriente promedio de la fuente de alimentación será
() =5*31.83=159.15mW Cuando la señal de entrada ocasiona una excursión menor a la señal de salida máxima, la eficiencia de circuito será menor que Para la operación clase B, la potencia máxima disipada por los transistores de salida no ocurre en la condición de máxima potencia de entrada o de salida. La máxima potencia disipada por los transistores de salida ocurre cuando el voltaje de salida a través de la carga es:
2( ) = ( ) 1 ∗ = 50.66 3.1415
SEGUNDO CIRCUITO Para la operación clase B, la potencia máxima de salida se aplica a la carga cuando
() = (2/3.1415)*(0.1) =63.66mA Mediante el empleo de esta corriente para calcular el valor máximo de la potencia de entrada el resultado es:
( ) =10*63.66=636.6mW Cuando la señal de entrada ocasiona una excursión menor a la señal de salida máxima, la eficiencia de circuito será menor que Para la operación clase B, la potencia máxima disipada por los transistores de salida no ocurre en la condición de máxima potencia de entrada o de salida. La máxima potencia disipada por los transistores de salida ocurre cuando el voltaje de salida a través de la carga es:
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2() = () 1 ∗ = 202.64 3.1415
3.busque un circuito de un amplificador de 5w a 10w de potencia de salida y emplee elementos discretos.
2.indique sus observaciones y conclusiones sobre el experimento realizado
Se han planteado algunos conceptos básicos de aplicadores de potencia. Las magnitudes más importantes que considerar son la frecuencia, la potencia en la carga y la potencia disipada en el transistor. Cada una de las configuraciones 18 tiene un rendimiento diferente, es importante determinar las magnitudes asociadas a las variables de tal forma de ocupar las ecuaciones adecuadas tanto para análisis como para diseño. El propósito de hacer este ensayo es conocer, como su tema lo indica el amplificador de potencia clase B, se piensa la principal conclusión que se puede aportar al ensayo es que como no existe polarización en amplificador clase B en contra fase cada transistor está en corte cuando no tiene señal de entrada, lo que resulta una ventaja pues no hay consumo de corriente cuando la señal es cero. La máxima eficiencia en un amplificador clase B en contrafase es de 78.5%, por lo que un amplificador clase B en contrafase se utiliza mas comúnmente como etapa de salida que un amplificador de potencia clase A.
la respuesta en frecuencia del sistema
4.Realizar una simulación del circuito experimentado, incluyendo los listados y las gráficas correspondientes. Explique a que se deben las diferencias con lo obtenido en la practicas
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La señal de entrada es la gráfica amarilla y salida es la gráfica azul Los valores son aproximados y esto se deberá a muchas causas de Errores de medida. Cualidades de los aparatos de medida: Fidelidad, Sensibilidad Es evidente que de la calidad de estos datos de partida dependerá en gran medida el acierto de las medidas tomadas. Los balances de materia y energía de situaciones reales requieren de la medición, la valoración medioambiental, y el procesado de las variables que intervienen en ellos.
V. CONCLUSIONES •
La corriente de colector es aproximadamente cero cuando la señal de entrada es cero.
•
La inclusión de la región no lineal de corte en el intervalo de operación, produce una distorsión en la señal de salida.
•
La adición de diodos actúan como fuentes de tensión generando una tensión constante, compensando la caída de tensión Vbe que es necesario para superar la conducción de los transistores y dejando en todo momento a los transistores al borde de la conducción.
REFERENCIAS • • • •
Circuitos Electrónicos e Integrados – Schilling D. Dispositivos y Circuitos Electrónicos - Millman Halkias. Electrónica Teoría de Circuitos – Robert L. BOYLESTAD. Principios de Electrónica – A.Malvino
FIEE-UNMSM. PISCOYA LUIS, MORALES ERICK, GUERRERO CÉSAR, RAMOS BRYAN . CONFIGURACIÓN DARLINGTON.
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